植物ペルオキシソームの品質管理におけるオートファジー制御機構の解明

• Project Area: Multidisciplinary research on autophagy: from molecular mechanisms to disease states
• Project/Area Number: 26111523
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 後藤 志野 (山田志野) 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 特別研究員(RPD) (30634125)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥10,010,000 (Direct Cost: ¥7,700,000、Indirect Cost: ¥2,310,000); Fiscal Year 2015: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2014: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
• Keywords: オートファジー / ペルオキシソーム / シロイヌナズナ / 品質管理

Outline of Annual Research Achievements

本研究はオートファジーによるペルオキシソーム分解のシグナル伝達経路の解明、および植物におけるオートファジー制御機構の特異性を明らかにすることが目的であり、本年度は以下の解析を進めた。

1. LON2によるオートファジー抑制機構の解明：LON2の相互作用因子を同定したところ、候補因子の中に、サイトゾルおよび顆粒状構造に局在するものがあった。動物細胞において、この因子はオートファジーに関与することが報告されており、ペルオキシソーム膜のLON2との相互作用が選別機構の鍵となる可能性が示唆された。
2. 植物における新規オートファジー遺伝子の探索：ペルオキシソームの分解が抑制されたpeup変異体群を得ている。選択的ペルオキシソーム分解に関わる遺伝子欠損株を選抜するために、さらに2段階のスクリーニングを行い、peup32を解析対象として絞り込んだ。peup32はペルオキシソームの形態に異常が見られた。またPEUP32の欠損により細胞死が促進することが明らかとなった。
3. atg変異体の解析：植物におけるオートファジー分解の過程を詳細に観察するために、atg2、atg7変異体においてATG18a-GFPによるオートファゴソーム膜の可視化を行った。その結果、これらオートファジー因子の欠損株においてもオートファゴソーム膜の伸展が見られ、ペルオキシソームを囲むような像が得られた。この結果は、酵母における報告とは異なるものであり、例え同じ遺伝子のセットを有していても、その制御機構は生物種により異なることを示唆する興味深いものである。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Dynamics of the light-dependent transition of plant peroxisomes. (2015)
  • Author(s): Goto-Yamada, S., Mano, S., Yamada, K., Oikawa, K., Hosokawa, Y., Hara-Nishimura, I., and Nishimura, M.
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology Volume: 56 Issue: 7 Pages: 1252-1263
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv081
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Vacuolar processing enzyme in plant programmed cell death (2015)
  • Author(s): Noriyuki Hatsugai, Kenji Yamada, Shino Goto-Yamada and Ikuko Hara-Nishimura
  • Journal Title: Front Plant Sci Volume: 6 Pages: 1-11
  • DOI: 10.3389/fpls.2015.00234
  • NAID: 120005670913
  • Description: 【掲載確定】
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Interaction between chaperone and protease functions of LON2, and autophagy during the functional transition of peroxisomes (2014)
  • Author(s): S. Goto-Yamada, S. Mano, K. Oikawa, M. Shibata, M. Nishimura
  • Journal Title: Plant Signaling & Behavior Volume: 9
• [Journal Article] ER bodies in plants of the Brassicales order: Biogenesis and association with innate immunity. (2014)
  • Author(s): Nakano, RT., K. Yamada, P. Bednarek, M. Nishimura and I. Hara-Nishimura
  • Journal Title: Frontiers in Plant Science Volume: 5 Issue: 5 Pages: 1-17
  • DOI: 10.4161/auto.28529
  • NAID: 120005439544
• [Presentation] PCP Award：Chaperone and Protease Functions of LON Protease 2 Modulate the Peroxisomal Transition and Degradation with Autophagy (2016)
  • Author(s): S. Goto-Yamada, S. Mano, C. Nakamori, M. Kondo, R. Yamawaki, A. Kato and M. Nishimura
  • Organizer: 第57回植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学
  • Year and Date: 2016-03-18
  • Invited
• [Presentation] Dynamics of peroxisomes and oil bodies based on imaging approach: Molecular players, mechanisms, and roles in metabolisms (2016)
  • Author(s): S. Mano, K. Oikawa, S. Goto-Yamada, M. Shibata, C. Songkui, H. Makoto, M. Nishimura
  • Organizer: 第57回植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学
  • Year and Date: 2016-03-18
  • Invited
• [Presentation] 植物ペルオキシソーム分解におけるオートファジー制御機構の解析 (2015)
  • Author(s): 後藤志野、真野昌二、及川和聡、西村幹夫
  • Organizer: 第3回新学術「オートファジー」班会議・第9回オートファジー研究会
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台国際会議場
  • Year and Date: 2015-11-16
• [Presentation] 植物ペルオキシソームの機能転換におけるプロテアーゼ、シャペロン、オートファジーの協調的作用 (2014)
  • Author(s): 後藤（山田）志野, 真野昌二, 中森ちひろ, 近藤真紀, 山脇隆一, 加藤朗, 西村いくこ, 西村幹夫
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-11-25
• [Presentation] 植物ペルオキシソームの品質管理におけるオートファジーの役割 (2014)
  • Author(s): 後藤志野
  • Organizer: 第8回オートファジー研究会・第2回新学術「オートファジー」班会議
  • Place of Presentation: シャトレーゼ ガトーキングダム サッポロ
  • Year and Date: 2014-11-10